La leggerezza di costruzione nel mondo della mobilità elettrica e nello sviluppo di aeromobili in grado di risparmiare carburante ha portato a sostituire molti metalli con le materie plastiche. I materiali compositi come la plastica con fibre di carbonio o di vetro (CFK e GFK) rappresentano un punto di riferimento grazie all’elevata stabilità meccanica e al ridotto peso specifico. La lavorazione di questi materiali pone una sfida particolare in seguito all’associazione delle differenti proprietà meccaniche oggetto di applicazione. Questo vale anche per la lavorazione di componenti ceramici, ad esempio in diossido di zirconio utilizzato nel campo delle protesi per uso dentistico.
Alcuni materiali non metallici con requisiti elevati sono i seguenti:
- Kevlar: il termine è in realtà un marchio di DuPont e riguarda l’aramide (poliammide aromatico) da cui si ricavano le fibre. Il vantaggio risiede nell’elevata resilienza delle fibre ad alta densità e nell’alta tenacità agli urti. Inoltre, il materiale è effettivamente leggero e assorbe bene le sollecitazioni. Si può utilizzare per componenti con requisiti di resistenza agli urti e ai colpi. Durante la lavorazione delle plastiche con fibre di kevlar può insorgere il rischio di laminazione, che causa la sfrangiatura dei bordi di taglio e porta a danneggiare il componente. Le fibre a loro volta stressano gli utensili di lavorazione con l’abrasione qualora non siano stati impiegati appositamente per questo scopo.
- CFK: le proprietà di svariati CFK vengono influenzate dall’orientamento e dalla tipologia delle fibre di carbonio. Con una densità pari a circa il 20% se confrontata con l’acciaio, è possibile ottenere valori di resilienza paragonabili con un risparmio di peso dell’80%. Le fibre vengono posate in un letto di materiale duroplastico o sempre più anche termoplastico. Inoltre, CFK vanta un’elevata resistenza alla fatica. Il materiale viene impiegato in supporti e componenti della carrozzeria dei veicoli, nell’industria aerospaziale e nelle strutture leggere per uso medico. Durante la lavorazione bisogna prestare attenzione alla possibile laminazione e all’elevata abrasività.
- GFK: in questo composito le fibre di vetro vengono incastonate nelle materie plastiche. GFK è relativamente stabile e più conveniente di CFK. Durante la lavorazione, prestare attenzione nuovamente alla laminazione e, in seguito all’elevata durezza delle fibre di vetro, all’azione abrasiva sull’utensile di truciolatura.
- Diossido di zirconio: il diossido di zirconio viene impiegato in ampi settori dell’odontoiatria per la produzione di impianti, corone, perni o protesi telescopiche. Durante la lavorazione del materiale, l’elevata durezza rappresenta ancora una volta una sfida per la truciolatura.
La lavorazione dei materiali non metallici pone quindi sfide del tutto particolari per il ciclo di processo. Nelle fasi di affondamento e uscita dell’utensile, in particolare, possono facilmente verificarsi fenomeni di laminazione in plastiche dotate di rinforzi di fibre. Questa è visibile sotto forma di sfrangiature e sfaldature. I materiali duri, come il diossido di zirconio, usurano gli utensili. Grazie ai pregiati utensili di truciolatura di ZCC-CT, è possibile superare tutte le sfide legate alle specifiche proprietà del materiale durante le operazioni di fresatura, tornitura o foratura.
